Добірка наукової літератури з теми "Inter-valley scattering"

Sb nano-precipitates, which serve to alter the vibrational frequency of localized phonon modes that facilitate inter-valley scattering, emerge in pristine InTe after addition of Sb. As a result, exponentially declined carrier mobility is promoted by nearly 50% at 723 K in InTe–Sb_0.01, leading to enhanced thermoelectric performance.

We demonstrate quantitative experimental evidence for a weak localization correction to the conductivity in monolayer and bilayer graphene systems. We show how inter- and intra-valley elastic scattering control the correction in small magnetic fields in a way which is unique to graphene. A clear difference in the forms of the correction is observed in the two systems, which shows the importance of the interplay between the elastic scattering mechanisms and how they can be distinguished. Our observation of the correction at zero-net carrier concentration in both systems is clear evidence of the inhomogeneity engendered into the graphene layers by disorder.

Materials consisting of single- or a few atomic layers have extraordinary physical properties, which are influenced by the structural defects. We present two calculation methods based on wave packet (WP) dynamics, where we compute the scattering of quasiparticle WPs on localized defects. The methods are tested on a graphene sheet: (1) We describe the perfect crystal lattice and the electronic structure by a local atomic pseudopotential, then calculate the Bloch eigenstates and build a localized WP from these states. The defect is represented by a local potential, then we compute the scattering by the time development of the WP. (2) We describe the perfect crystal entirely by the kinetic energy operator, then we calculate the scattering on the local defect described by the potential energy operator. The kinetic energy operator is derived from the dispersion relation, which can be obtained from any electronic structure calculation. We also verify the method by calculating Fourier transform images and comparing them with experimental FFT-LDOS images from STM measurements. These calculation methods make it possible to study the quasiparticle interferences, inter- and intra-valley scattering, anisotropic scattering, etc., caused by defect sites for any 2D material.

У рукопису запропоновано метод моделювання і аналізу імпульсних та високочастотних властивостей багатодолинних напівпровідників. Модель застосовано до сучасних, актуальних і, як буде доведено у тому числі у рукописі, перспективних напівпровідникових матеріалів GaN, AlN і InN, які зараз все більше стають відомі під узагальнюючою назвою III-нітриди. Метод відрізняється можливістю застосування одночасно як для динамічних задач у часі, так і змінних у просторі полів та збалансованим використанням обчислювальних ресурсів без істотних втрат точності. Базисом запропонованого підходу є чисельне рішення системи диференціальних рівнянь, які отримані з кінетичного рівняння Больцмана у наближенні часу релаксації по функції розподілу у k-просторі. Ці рівняння відомі під узагальненою назвою релаксаційних. В англомовній літературі цей метод зустрічається під назвою «Method of moments» (метод моментів). Але на відміну від традиційного використання рівнянь для концентрації носіїв, їх імпульсу і енергії у праці використано замість рівняння релаксації енергії рівняння для електронної температури як міри середньої енергії тільки хаотичного руху. Друга принципова відмінність полягає в тому, що часи релаксації визначаються через усереднення квантовомеханічних швидкостей розсіювання, зазвичай використовуваних у методі Монте-Карло, для окремих видів розсіювання, а не як інтегральні значення із статичних характеристик матеріалу. Різні механізми розсіювання носіїв враховуються через специфічні для них часи релаксації за допомогою проведення усереднення за максвеллівською функцією розподілу в наближенні електронної температури. Система отриманих рівнянь включає рівняння у частинних похідних як за часом так і за координатами, що дає можливість дослідити характерні прояви імпульсних властивостей напівпровідникових матеріалів, зокрема: «балістичний транспорт» носіїв у просторі та ефект «сплеску» дрейфової швидкості у часі. Вперше розглянуто використання Фур’є-перетворення імпульсної залежності дрейфової швидкості носіїв для обчислення максимальних частот, на яких у напівпровіднику можлива провідність. Форма спектральної характеристики швидкості дрейфу носіїв демонструє зв’язок з механізмами розсіювання, які переважають в даному електричному полі. Властивості III- нітридів у сильному електричному полі проаналізовано у частотній області і робиться порівняння з опублікованими методами оцінки максимальних частот провідності напівпровідникових матеріалів. Показано, що граничні частоти збільшуються із зростанням напруженості електричного поля і складають для III-нітридів сотні гігагерців, а для нітриду алюмінію зокрема перевищують тисячу гігагерців. Це пов’язано, за висновками роботи, з найбільшими для нього міждолинними відстанями і відповідно з порівняно ослабленим міждолинним розсіюванням. Проведений аналіз просторового прояву ефекту «сплеску» демонструє можливість балістичного прольоту носіїв (практично без зіткнень) у сильному полі на відстані до сотих і десятих часток мікрометра.
The dissertation work proposed a method for modeling and interpreting the high-frequency characteristics of multi-valley semiconductors, in particular, GaN, AlN, and InN. The model is practiced to state-of-the-art, encouraging, and relevant materials GaN, AlN, and InN, which are now recognized under the generic name III-nitrides. The method is noticed by the economical use of computational resources without meaningful loss of accuracy and the feasibility of using both for dynamic tasks over time and variables in the scope of fields. The introduced approach is based on solving a system of differential equating, which are known as relaxation equations and are obtained from the Boltzmann kinetic equating in the relaxation time approximation by averaging over k-space. In English literature, this method is known as the "method of momentum." Indifference to the traditional system of equations for the concentration of carriers, their momentum, and energy, here, alternately of the energy relaxation equation, the equation for electron temperature is done as a measure of the energy of only chaotic movement. The second meaningful difference is that the relaxation times are not defined as integral values from the static properties of the material, but for averaging the quantum-mechanical scattering rates usually used in the Monte Carlo meth-od for particular types of scattering. The averaging was made over the Maxwell distribution function in the electron temperature approximation, as an outcome of which numerous mechanisms of carrier scattering through their explicit relaxation times are taken into account. Since the system of equations applied includes equations in partial derivatives concerning time and coordinates, it performs it possible to examine the characteristic demonstrations of the impulse properties of the mate-rials under consideration, particularly, the time effect of the “overshoot” of drift velocity and the spatial “ballistic transport” of carriers. For the first time, the use of the Fourier transform of the impulse dependence of the carrier drifts velocity to calculate the highest frequencies inherent in a semiconductor is recognized. A relationship was found between the contour of the spectral characteristic of the drift velocity and the scattering mechanisms that predominate in a given electric field. The characteristics of III-nitrides in the frequency region in a strong electric field are investigated and correlated with existing methods for predicting cut-off frequencies. It is determined that the limiting frequencies increase with increasing electric field strength and result in hundreds of gigahertz, and for aluminum nitride, it passes one thousand gigahertz. This is due, obviously, to the greatest for him inter-valley distances and, therefore, with a decreased intervalley scattering. The study of the spatial manifestation of the splash effect gives the possibility of an approximately collisionless, ballistic flight of electrons in a strong field at ranges up to hundredths and tenths of a micrometer.

碩士
國立成功大學
物理學系碩博士班
95
In semiconductors, electrons have different effective mass in different energy bands. Thus, in this thesis, we use the concept of reciprocal effective mass tensor to study the transiting behavior of electrons in semiconductors. First, we apply this concept to problems of quantum tunneling in one dimension, and studying the probability of electrons with different energies in the same valley (Γ valley) through semiconductors. Next step, we extend 1-D problems to scattering problems between two valleys (Γ valley and Χ valley). And we use the concept of mixing to combine the two valleys which have no relation originally. At the same time, we also calculate the transmission coefficients of electrons with different energies in different valleys through semiconductors. And we change the intensity of mixing to analyze the relation between the intensity and transmission coefficients. Finally, we give an additional bias on semiconductors to make the band diagrams deformed. This bias will cause current occurred when electrons emit through semiconductors. In this process, we can discuss the relation between intensity of current density and bias, and that between intensity of current density and intensity of mixing. Thus we will find some interesting phenomena, such as negative differential resistance (NDR) and etc.